UTILIZACIÓN DE COV COMO CARBURANTE PARA UN MOTOR.

Un dispositivo que produce energía a partir de un flujo de gas COV diluido hasta conseguir un carburante COV concentrado;

y un motor con tubos de entrada separados para aire y carburante de combustión y en funcionamiento para generar energía a partir de la combustión del carburante COV concentrado, caracterizado porque los medios de suministro para suministrar el carburante COV concentrado suministran directamente al tubo de admisión de carburante del motor, evitando dichos medios de suministro la exposición del COV concentrado al oxígeno libre previamente a ser suministrado el carburante COV concentrado al tubo de admisión de carburante del motor

La presente invención tiene por objeto un procedimiento y un dispositivo para convertir Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) en energía. Más en concreto, la invención se relación con un procedimiento y un dispositivo que concentra un gas de hidrocarburo diluido hasta obtener un carburante COV concentrado, líquido o gaseoso, utilizando un concentrador. El carburante COV concentrado se suministra entonces al tubo de admisión de un motor.

15 Son variados los procesos de fabricación, agrícolas, de paliación de la contaminación e industriales que producen una corriente de gas de desecho con concentraciones de hidrocarburo diluido, generalmente en el aire. Algunas aplicaciones incluyen aquellos en los que el COV está incorporado a un medio sólido o líquido tal como suelo o agua contaminados. El COV puede ser convertido en gas y separado del medio sólido o líquido. Otros procesos producen

o contienen COV gaseoso. Una serie de procesos existen para quemar u oxidar el COV, pero la presente invención tiene por objeto la recuperación de energía. Si la concentración de COV es suficientemente grande, y es adecuada como para manejar un motor, puede ser directamente suministrado a un motor que produzca 25 poder rotatorio o electricidad. En otros casos, estas concentraciones de hidrocarburo diluido son algunas veces insuficientes en su contenido energético para manejar un motor de forma eficiente y directa. Los motores incluyen dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica o cinética, tal como motores de combustión (interna o externa), ciclo de Stirling o motores de turbina. En otras situaciones, el flujo de gas de desecho tiene suficiente contenido energético para manejar un motor, pero la forma del hidrocarburo es tal que el motor exige una modificación extensiva para operar mediante el uso directo de gas de desecho. Por ejemplo, el gas de desecho puede incluir hidrocarburos complejos de concentraciones o partículas muy variadas. Estos gases pueden dañar el ECD si no son tratados o transformados para su reconversión.

Los procesos de fabricación que producen flujos de gas de desecho con una concentración de hidrocarburo diluido son, en la actualidad, llameados, quemados o suministrados a un motor como parte del aire de combustión. El llameado del gas de desecho no revierte en energía. El quemado del gas de desecho produce calor. La recuperación de energía eléctrica o cinética es, generalmente, de mucho más valor que la energía de calor recuperada. La solicitud de patente británica GB 2364257, publicada el 1 de enero de 2002, e incorporada aquí por referencia, divide un flujo de gas con COV en dos corrientes. La primera corriente se dirige al tubo de admisión de un motor y la segunda corriente se dirige a una unidad de combustión. El calor expulsado del motor se mezcla con la segunda corriente y la hace entrar en combustión. Esta referencia no muestra el concentrar el COV ni el dirigir el COV al tubo de admisión de un motor. La patente mundial WO9530470, publicada el 16 de noviembre de 1995, e incorporada aquí por referencia, muestra un dispositivo para quemar COV en un motor al tener dos unidades de absorción / des -absorción de tal forma que el flujo de gas de desecho y el motor pueden funcionar de forma independiente entre sí. La primera unidad puede acumular y concentrar el COV según se necesite y la segunda unidad suministra el COV al motor según se necesite. Esta referencia y la referencia británica dejan el COV en el aire de la combustión y no suministran el COV a través del tubo de admisión del motor. La patente estadounidense 2002/0100277, publicada el 1 de agosto 2002, e incorporada aquí por referencia, muestra también el direccionamiento de COV a un motor de combustión interna, pero el dispositivo no concentra el COV. Su concentración se basa en la presión del vapor del COV en el contenedor. El COV no dirigido al motor se condensa hasta licuarse por un enfriador, pero este COV licuado no se suministra al motor como carburante.

Se sabe que los gases de desecho pueden ser directamente suministrados al aire de combustión o de escape de un motor. Un dispositivo disponible en el mercado suministra gases de desecho de una operación industrial a un motor de turbina. En un trabajo de Neill y Gunter, Destrucción del COV usando turbinas de combustión, publicado en septiembre de 2002, e incorporado aquí por referencia, describe un dispositivo que combina el COV de desecho con gas natural para manejar una turbina de gas. La turbina de gas produce electricidad para la instalación. Los gases de desecho proceden directamente del aire de escape de la operación industrial y se suministran al motor como parte del aire de combustión. El motor de turbina tiene una fuente independiente de carburante para suministrar la mayoría del carburante. El aire de escape proporciona un porcentaje relativamente bajo (200 a 5000 ppm de hidrocarburos y COV no quemados) del contenido de energía que se necesita para manejar el motor. Los dispositivos como éste exigen un suministro externo de carburante como parte del funcionamiento normal del dispositivo. El suministro externo de combustible no es meramente un parte de la operación de encendido o nivelación de carga. Estas referencias muestran el suministro directo de COV al motor sin filtrar y exigen un motor apto para consumir estos COV. Para el direccionamiento de los COV al aire de combustión, se necesita un motor/generador muy grande. El ejemplo dado en Neill y Gunter es una turbina de 20 MW para acabar con 150.000 Pies Cúbicos Normalizados por Minuto (PCNM) de aire.

La patente estadounidense 5.451.249, concedida el 19 de septiembre de 1995, muestra un dispositivo y método para suministrar un flujo de gas desde un vertedero de basuras para su uso como la fuente de carburante de una pila de combustible. El componente de gas natural del gas del vertedero es conveniente y el COV contenido en el gas del vertedero es eliminado y no se usa para suministrar carburante a la pila de combustible. La patente 5.451.249 describe hidrocarburos pesados como factores contaminantes que deben ser eliminados del flujo de gas con carácter previo a su reconstitución. Más que mostrar que estos COV son contaminantes, la presente invención utiliza estos hidrocarburos como el carburante del motor.

La presente invención tiene por objeto un dispositivo y un método para utilizar la energía del COV mediante el uso del COV como el carburante primario para un motor. La presente invención es apta para producir energía cinética o eléctrica de alto valor a partir de gases de desecho. La invención recupera COV diluido de un flujo de gas de desecho. La invención será ilustrada usando aire de escape de un bote de pintura, pero muchos otros procesos de fabricación, químicos, industriales, agrícolas y de gestión de residuos producen flujos de gas de COV diluidos que serían adecuados para esta invención. Los flujos de gas COV diluidos son compuestos orgánicos que se evaporan rápidamente en el aire y pueden contener hidrocarburos de cadena lineal, ramificados, aromáticos u oxigenados. La invención tiene la doble ventaja de reducir los hidrocarburos al tiempo que producen energía. El motor puede ser cualquier modalidad de motor de combustión interna o externa, un motor de ciclo Stirling, una turbina de gas u otro motor que pueda producir energía cinética generalmente en forma de rayo resultante de energía, o electricidad. La invención es un método energéticamente eficiente para utilizar los hidrocarburos existentes en el flujo de gas presente en, o expulsado de, procesos de fabricación, industriales, agrícolas, de medio ambiente, químicos o de residuos.

La presente invención proporciona un dispositivo y un método para producir energía de un flujo de gas COV diluido. El dispositivo incluye un concentrador que concentra un flujo de gas COV diluido hasta conseguir un carburante COV concentrado. El carburante COV concentrado es suministrado al tubo de admisión de carburante de un motor. El dispositivo es manejado al absorber el COV diluido en un medio de absorción dentro de un concentrador. El concentrador incrementa la concentración de COV por volumen de unidad. El COV absorbido es, entonces, des - absorbido para formar un carburante de COV concentrado. El carburante COV concentrado puede ser, o bien COV licuado o un carburante COV concentrado gaseoso. El carburante COV concentrado se dirige entonces a un motor para producir energía cinética o eléctrica.

La mayoría de los concentradores industriales des – absorben con aire caliente. Por razón del riesgo asociado con permitir que la concentración de hidrocarburos se...

1. Un dispositivo que produce energía a partir de un flujo de gas COV diluido hasta conseguir un carburante COV concentrado; y un motor con tubos de entrada separados para aire y carburante de combustión y en funcionamiento para generar energía a partir de la combustión del carburante COV concentrado, caracterizado porque los medios de suministro para suministrar el carburante COV concentrado suministran directamente al tubo de admisión de carburante del motor, evitando dichos medios de suministro la exposición del COV concentrado al oxígeno libre previamente a ser suministrado el carburante COV concentrado al tubo de admisión de carburante del motor.

2. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que dicho concentrador incluye un medio de absorción que absorbe dicho flujo de gas COV diluido.

3. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación 2, en el que dicho concentrador incluye una cámara de absorción en la que dicho flujo de gas COV diluido es absorbido en dicho medio de absorción y una cámara de des – absorción donde el COV absorbido es des – absorbido.

4. Un dispositivo como el reivindicado en las reivindicaciones 2 ó 3, en el que dicho medio de absorción es seleccionado del grupo que comprende carbón activado, zeolita, resina sintética y mezclas de los mismos.

5. Un dispositivo como el reivindicado en las reivindicaciones 3 ó 4, en el que dicho medio de absorción es un lecho fluidizado, adjunto a una rueda rotatoria, o contenido en lechos fijos.

6. Un dispositivo como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que el dispositivo contiene filtros para filtrar partículas del flujo de COV concentrado.

7. Un dispositivo como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente, comprendiendo adicionalmente un condensador para condensar el COV en el carburante de COV concentrado.

8. Un dispositivo como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dicho motor es cualquiera de los siguientes: un motor Stirling, un motor de combustión interna o una turbina de gas.

9. Un dispositivo como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente, en el que dicha energía es electricidad, estando el motor conectado para conducir un generador de electricidad.

10. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación 9, comprendiendo además cambio de marchas eléctrico para proporcionar energía eléctrica compatible con una red de energía.

11. Un procedimiento para producir energía a partir de un flujo de gas COV diluido hasta conseguir un carburante COV concentrado; suministrando el carburante COV concentrado a un motor, y haciendo reaccionar el carburante COV concentrado dentro del motor para generar energía, caracterizado porque el carburante COV concentrado es suministrado directamente al tubo de admisión de carburante de un motor con tubos de entrada separados para el aire y para el carburante, y el carburante COV concentrado no está expuesto a oxígeno libre con carácter previo a su suministro al tubo de entrada de carburante del motor.

12. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 11, en el que la concentración del COV en el flujo de gas diluido se consigue por la absorción del COV en medios de absorción y la subsiguiente des – absorción del COV.

13. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 12, en el que los medios de absorción son desechados con un gas de barrido para des - absorber el COV absorbido.

14. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 13, en el que dicho gas de barrido es cualquiera de los siguientes: vapor, un gas inerte o un carburante gaseoso.

15. Un procedimiento como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye adicionalmente la condensación de carburante COV concentrado hasta formar un carburante líquido.

16. Un procedimiento como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el dicho flujo de gas COV diluido contiene compuestos orgánicos volátiles seleccionados del grupo que comprende hidrocarburos de cadena lineal, hidrocarburos ramificados, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos oxigenados y mezclas de los mismos.

17. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 16, en el que dicho flujo de gas COV diluido se selecciona de expulsión de pintura, vapor de gasolina y formaldehido.

18. Un procedimiento como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en el que dicho flujo de gas COV diluido contiene entre 1 ppm y 5000 ppm de compuestos orgánicos volátiles.

19. Un procedimiento como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, en el que se suministra un segundo carburante al motor, en el que dicho motor consume una

mezcla de carburante de dicho carburante de COV concentrado y dicho segundo carburante.

20. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 19, en el que dicho segundo carburante está controlado para 5 representar entre 0 a 90 % de dicha mezcla de carburantes.